New Phytologist: ИИ поможет распознавать аллергенную пыльцу

Новая система, сочетающая в себе быстрое получение изображений и искусственный интеллект, может помочь ученым составить полную картину современных и исторических изменений окружающей среды — путем быстрого и точного анализа пыльцы.

Пыльцевые зерна различных видов растений уникальны и идентифицируются по их форме. Анализ пыльцы, содержащейся в образцах, таких как керны осадков из озер, помогает ученым понять, какие растения процветали в тот или иной исторический момент, что может иметь возраст от тысяч до миллионов лет.

До сих пор ученые вручную подсчитывали типы пыльцы в отложениях или в пробах воздуха с помощью светового микроскопа, что является специализированной и трудоемкой задачей.

Теперь ученые из Эксетерского университета и Университета Суонси объединили передовые технологии, включая проточную цитометрию изображений и искусственный интеллект, чтобы создать систему, способную идентифицировать и классифицировать пыльцу с гораздо большей скоростью. Результаты их работы опубликованы сегодня в научном журнале New Phytologist.

Помимо создания более полной картины флоры прошлого, команда надеется, что эта технология однажды сможет быть применена для более точного определения пыльцы в современных условиях, что может помочь людям, страдающим сенной лихорадкой, облегчить симптомы.

Доктор Энн Пауэр из Эксетерского университета сказала:

Пыльца является важным индикатором состояния окружающей среды, и собирание воедино различных видов пыльцы в атмосфере как сегодня, так и в прошлом, может помочь нам составить картину биоразнообразия и изменения климата.

Однако распознать под микроскопом, к какому виду растений относится пыльца, невероятно трудоемко и не всегда возможно. Разрабатываемая нами система позволит значительно сократить время, затрачиваемое на это, и улучшить классификацию. Это означает, что мы сможем гораздо быстрее составить более полную картину пыльцы в окружающей среде, узнать, как менялся климат, деятельность человека и биоразнообразие с течением времени, или лучше понять, какие аллергены содержатся в воздухе, которым мы дышим.

Команда уже использовала систему для автоматического анализа керна озерных отложений возрастом 5 500 лет, быстро классифицировав более тысячи пыльцевых зерен. В прошлом специалисту потребовалось бы до восьми часов, чтобы подсчитать и классифицировать пыльцу, а новая система справилась с этой задачей менее чем за час.

Для быстрого получения изображений пыльцы в новой системе используется проточная цитометрия — технология, которая обычно применяется для исследования клеток в медицинских исследованиях. Затем был разработан уникальный тип искусственного интеллекта, основанный на глубоком обучении, для идентификации различных типов пыльцы в образце окружающей среды. Он способен делать такие различия даже при некачественном образце.

Доктор Клэр Барнс (Claire Barnes) из Университета Суонси сказала:

До сих пор разрабатываемые системы искусственного интеллекта для классификации пыльцы обучались и тестировались на одних и тех же библиотеках пыльцы, что означает, что каждый образец является идеальным и относится к видам, которые ранее были замечены сетью. Такие системы не способны распознать пыльцу из окружающей среды, которая получила несколько ударов на своем пути, а также классифицировать пыльцу, не включенную в обучающие библиотеки.

Использование уникальной версии глубокого обучения в нашей системе означает, что искусственный интеллект стал умнее и применяет более гибкий подход к обучению. Он может работать с изображениями низкого качества и использовать общие видовые характеристики, чтобы предсказать, к какому семейству растений относится пыльца, даже если система не видела ее раньше во время обучения.

В ближайшие годы команда надеется усовершенствовать и запустить новую систему, а также использовать ее для изучения пыльцы трав, которая является особым раздражителем для людей, страдающих сенной лихорадкой. Доктор Пауэр заключает:

Некоторые пыльцы трав являются более аллергенными, чем другие. Если мы сможем лучше понять, какие пыльцы преобладают в определенное время, это приведет к улучшению прогноза пыльцы, что поможет людям, страдающим сенной лихорадкой, планировать снижение ее воздействия.

10.09.2023


Подписаться в Telegram



Net&IT

Инженеры воссоздали голопалубу Star Trek с помощью ChatGPT и видеоигр
Инженеры воссоздали голопалубу Star Trek с помощью ChatGPT и видеоигр

В сериале Звездный путь: Следующее поколение к...

Physical Review X: Сеть квантовых датчиков повышает точность измерений
Physical Review X: Сеть квантовых датчиков повышает точность измерений

Квантовые системы, используемые в квантов...

Scientific Reports: ИИ показал больший творческий потенциал, чем человек
Scientific Reports: ИИ показал больший творческий потенциал, чем человек

Еще один балл в пользу искусственного инт...

Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее

Несколько лет назад исследователи Массачу...

Ученые приблизились к более легким и гибким оптоэлектронным устройствам
Ученые приблизились к более легким и гибким оптоэлектронным устройствам

Органические оптоэлектронные устройства, такие...

PNAS Nexus: ИИ пока еще далеко до человеческих способностей мыслить
PNAS Nexus: ИИ пока еще далеко до человеческих способностей мыслить

Атанасиос С. Фокас рассматривает актуальный во...

Nature: ИИ генерирует белки с исключительной прочностью связывания
Nature: ИИ генерирует белки с исключительной прочностью связывания

В новом исследовании, опубликованном 18 декабр...

Nature Computational Science: ИИ может предсказывать события в жизни людей
Nature Computational Science: ИИ может предсказывать события в жизни людей

Искусственный интеллект, разработанный для&nbs...

Nature Electronics: Изменение памяти дает новые вычислительные возможности
Nature Electronics: Изменение памяти дает новые вычислительные возможности

Ученые Рочестерского университета разработали ...

Nature: 2D-материал изменяет форму 3D-электроники для искусственного интеллекта
Nature: 2D-материал изменяет форму 3D-электроники для искусственного интеллекта

Многофункциональные компьютерные чипы эволюцио...

Началась регистрация на конкурс «Битва искусственных интеллектов»
Началась регистрация на конкурс «Битва искусственных интеллектов»

Стартовал отборочный этап Международного техно...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Applied Catalysis: MXene поможет получать экономически выгодный зеленый водород
Applied Catalysis: MXene поможет получать экономически выгодный зеленый водород
35% переболевших коронавирусом в течение года столкнулись с ухудшением здоровья
35% переболевших коронавирусом в течение года столкнулись с ухудшением здоровья
Science Immunology: Воспаление мозга вызывает мышечную слабость после инфекций
Science Immunology: Воспаление мозга вызывает мышечную слабость после инфекций
Acta Biomaterialia: Гидрогель поможет понять механизм развития Альцгеймера
Acta Biomaterialia: Гидрогель поможет понять механизм развития Альцгеймера
CSAA: Как восстановить мир в городе после конфликта — проблемы и перспективы
CSAA: Как восстановить мир в городе после конфликта — проблемы и перспективы
Новая технология фотоэлектрических модулей оптимизирована для городских условий
Новая технология фотоэлектрических модулей оптимизирована для городских условий
Nature Ecology & Evolution: Всеобщий предок LUCA оказался старше, чем считалось
Nature Ecology & Evolution: Всеобщий предок LUCA оказался старше, чем считалось
ИИ лучше клинических тестов справился с прогнозом течения болезни Альцгеймера
ИИ лучше клинических тестов справился с прогнозом течения болезни Альцгеймера
International Journal of Hydrogen Energy: К 2045 году будем летать на водороде
International Journal of Hydrogen Energy: К 2045 году будем летать на водороде
IEEE Access: Ученые открыли доступ к данным о работе электрических сетей
IEEE Access: Ученые открыли доступ к данным о работе электрических сетей
Нанопластики нарушают структуру и функциональность белков в грудном молоке
Нанопластики нарушают структуру и функциональность белков в грудном молоке
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Cell: Впервые восстановлена трёхмерная структура хромосом шерстистого мамонта
Cell: Впервые восстановлена трёхмерная структура хромосом шерстистого мамонта
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным

Новости компаний, релизы

Ведущие игроки агрорынка представят новинки на «Дне поля» в Агробиотехнопарке Казанского ГАУ
Межсетевой экран защитит компьютерные системы от киберугроз
Университет МИСИС будет готовить специалистов в сфере квантовых технологий
Казанский ГАУ запускает подготовку специалистов по экологии и природопользованию
40% профессионалов предпочитают работать удаленно с дачи